Süßwasserpflanzen, die sich aus terrestrischen Vorfahren entwickelt haben, tauschten Wasser als begrenzenden Faktor in ihrer Umgebung für einen potenziellen Kohlenstoffmangel aufgrund der geringen Kohlendioxiddiffusionsrate in die Blätter aus. Zu den Anpassungen, die vorgenommen wurden, um dieser Einschränkung Rechnung zu tragen, gehören dünne Nagelhaut, ein Mangel an Stomata und substomatalen Zwischenräumen sowie Chloroplasten in den Epidermiszellen. Einige Süßwasserpflanzen haben auch mehrere Kohlendioxid-Konzentrationsmechanismen (CCMs), darunter Bikarbonat (von etwa 50 % verwendet), CAM (etwa 8 %) und C₄ (ca. 4 %). Bei Pflanzen mit mehreren CCMs kann der Wechsel von einem zum anderen durch eine Änderung der Kohlendioxidkonzentration mit CAM oder C induziert werden₄ tritt ein, wenn CO₂ ist niedrig. Die anatomischen Veränderungen, die die Blätter als Reaktion darauf erfahren, dass sie in unterschiedlichen CO gezüchtet werden₂ Konzentrationen wurden nie untersucht.

In einem kürzlich veröffentlichten Artikel in Annals of Botany, Shijuan Han und Kollegen studiert die Blattanatomie der Süßwasserpflanze Ottelia alismoides. Diese Pflanze ist insofern einzigartig, als sie die einzige bekannte Art mit drei verschiedenen CCMs ist und daher als Ergebnis eine ungewöhnliche Blattanatomie zu erwarten ist. Die Autoren verwendeten Licht- und Transmissionselektronenmikroskopie, um die Unterschiede zwischen reifen zu untersuchen O. alismoides Blätter, die entweder in hohem oder niedrigem CO-Gehalt angebaut wurden₂ Konzentrationen.

Bei nicht einschränkendem CO₂ Ebenen fanden die Forscher heraus, dass die Pflanzen C₄ Photosynthese, während bei niedrigem CO₂, beide C₄ und CAM verwendet wurden. Die Kranz-Anatomie ist normalerweise mit der C4-Photosynthese verbunden, die als CO dient₂ Konzentrationsort, fehlte in den Blättern, die aus Epidermis- und Mesophyllzellen bestanden, die beide Chloroplasten enthalten, sowie einen großen Luftraum. Die Anzahl der Chloroplasten war in den Epidermiszellen höher als in den Mesophyllzellen. Das Vorhandensein von Chloroplasten in der Epidermis ist eine Anordnung, die bei terrestrischen Angiospermenarten selten ist, in Aquarien jedoch häufig vorkommt. Strukturell waren die Blätter bei unterschiedlichem CO ähnlich₂ Konzentrationen, aber bei der höheren Konzentration war die Dicke der epidermalen Schichten, des Mesophylls und des inneren Luftraums größer.

Die Mesophyllzellen von O. alismoides haben einen hohen Stärkegehalt, was darauf hindeutet, dass die Zellen entweder der Ort hoher Photosyntheseraten sind, die aus der Decarboxylierung resultieren, oder dass sie zur Stärkespeicherung verwendet werden. Die Entdeckung einer großen Anzahl von Mitochondrien, die sich um die Mesophyll-Chloroplasten gruppieren, in Blättern, die mit niedrigem COXNUMX-Gehalt wachsen₂, weist jedoch auf ersteres hin. „In diesem Doppelzellmodell würden dann die Epidermiszellen von O. alismoides die Funktion der terrestrischen C₄ Mesophyllzellen durch die Produktion eines C₄ Produkt und die Mesophyllzellen von O. alismoides würden die Funktion der terrestrischen C₄ Bündelhüllenzellen bei der Decarboxylierung des C₄ Produkt“, erklären die Autoren. Dieses Modell erlaubt C₄ Photosynthese ohne Kranz-Anatomie stattfinden soll.

„Es sind jedoch weitere Studien erforderlich, um endgültig zu dem Schluss zu kommen, ob O. alismoides zweizellige C₄ wobei die Mesophyllzellen den Ort der Decarboxylierung darstellen. Es wird daran gearbeitet, dies zu testen, indem wichtige photosynthetische Enzyme in den Epidermis- und Mesophyllzellen lokalisiert werden.“